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编号:10239440
Nd∶YAG激光行左心房光凝固隔离术的实验研究
http://www.100md.com 《中国激光医学杂志》 1999年第3期
     作者:江朝光 顾瑛 李佳春 孙衍庆 李功宋

    单位:江朝光 顾瑛 李佳春 李功宋 解放军总医院心血管外科(北京市,100853);孙衍庆 北京安贞医院心血管外科

    关键词:激光凝固;心房;心房纤颤

    中国激光医学杂志990304摘要

    目的 探讨将Nd∶YAG激光用于左心房隔离术的效果和可行性。

    方法 采用6只杂种犬(平均体重18.6kg),经左侧或正中开胸,常规建立体外循环,阻断主动脉使心脏停搏,以St.Thomas冷停搏液灌注保护心肌。切开左心房,采用裸光纤连续波Nd∶YAG激光照射左心房,波长1.06μm,测定输出功率为6、7、8、10W的Nd∶YAG激光对犬心房壁照射的效果。术毕,恢复心脏搏动。实验结束取左心房心肌组织行组织病理学检查。
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    结果 光纤末端输出功率以7W效果最好,组织病理学检查凝结线心肌全层细胞均发生坏死。术后增加左室流出道阻力,提高左心房压,未见左心房有撕裂、膨出现象。

    结论 采用激光行左心房凝固隔离术安全、简便、有效。

    Experimental Study on Atrial Isolation by Nd∶YAG Laser Photocoagu lation

    JIANG Chaoguang, GU Ying, LI Jiachun, LI Gongsong

    Department of Cardiovascular Surgery, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853

    SUN Yanqing,Department of Cardiovascular Surgery, Beijing Anzhen Hospital
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    ABSTRACT

    Objective Atrial fibrillation is a most common complicati on of rheumatic valve disease, occurring at some time in 50% of cases in our country. With this premise, we attempted to perform left atrial isolation by Nd∶YAG laser assuming in association with mitral operation.

    Methods Six adult mongrel dogs of either sex were used in the experiment (mean weight 18.6 kg). The heart was exposed by a left lateral incision or median sternotomy. With completely cardiopulmonary bypass, the aorta was cross -clamped. Myocardial protection was achieved by means of antegrade St. Thomas' cardioplegia solution injection and topical pericardial cooling. A left atriotomy was performed. From left atrium free wall to atrial roof and left septal, continued wave Nd∶YAG laser irradiation via a bare fiber was performed. Wavelength was 1.06 μm. 6,7,8 or 10W output power was tested. After the procedure and defibrillation, all hearts began beating with sinus rhythm. Postoperation, gross and microscopic examination showed a transmural myocardial coagulation.
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    Results Best result of photocoagulation was obtained by 7W output power irradiation. The cardiomyocytes of coagulated myocardial tissue appeared to be in necrosis. Left atrial pressure was increased by aortic partial clamping to increase resistance of left ventricular outflow portion when heart returned to spontaneous beating. There was no tear and expansion in left atrial wall.

    Conclusion Nd∶YAG laser photocoagulation approach for at rial isolation is effective and technically easier than the maze procedure. Furt her research is necessary to evaluate the value of its clinical application.
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    Key words Laser coagulation; Heart atrium; Atrial fibrillation

    心房纤颤(房颤)的内科治疗包括采用药物控制心室率、抗凝、药物转复及直流电转复,但效果并不理想,尤其对患有器质性心脏病的病人。1980年Williams等[1]采用外科手术方法─ ─左心房隔离术治疗房颤,手术简单地采用与房间隔平行的左心房切口隔离左心房至房间隔的传导,术后81.4%的病人恢复窦性心律。其后,陆续有关于更为复杂的走廊手术[2]和迷宫术[3]的报道,以迷宫术最受关注,被许多国家广泛采用。但迷宫术创伤大,要求技术难度高。因此,简单易行且疗效比较可靠的左心房隔离术,仍然是可供选择的的房颤手术治疗方法。随着激光医学的发展,激光在外科领域的应用范围不断扩大。为探讨Nd∶YAG激光凝固行左心房隔离以替代切割的可能性和效果,我们进行了杂种犬左心房激光凝固隔离术的实验研究,并就激光与直流电凝固的效果进行了初步比较。
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    材料与方法

    一、材料

    1.实验动物 健康杂种犬6只,雄性4只,雌性2只,平均体重18.6kg。动物由解放军总医院实验动物中心提供。

    2.实验设备 JW1型Nd∶YAG激光器,波长1.06μm,连续输出,功率1~100W可调,由400μm石英光纤转输;ModelL-1型激光功率计;Polystan人工血泵、变温筒;ST-1数字温度计;Servo900B呼吸机;5100型光电心电图机。

    二、方法

    1.左心房激光凝固隔离术 实验用4只犬,静脉注射硫贲妥钠15~20mg/kg麻醉后,置犬仰卧位,固定四肢。转流期间追加硫贲妥钠每小时5mg/kg,同时静脉注射琥珀酰胆碱1.0~1.5mg/kg,使肌肉松弛,抑制自主呼吸,并强化麻醉。麻醉期间犬气管内插管,接呼吸机控制呼吸。
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    胸及腹股沟区按常规备皮、消毒、铺巾,股动、静脉切开插管,测平均动脉压和中心静脉压。给予肝素3mg/kg,全身肝素化。胸部正中切口开胸,切开心包并固定至胸壁,上、下腔静脉及主动脉插管并分别阻断,冠状动脉注入4℃St.Thomas液行心肌保护,开始体外循环,心包内放冰屑行心脏局部降温,心脏停搏。

    切开左心房显露二尖瓣,与房间隔平行,激光光纤光凝固从二尖瓣后瓣瓣环中部开始沿左心房顶,向前至前瓣环中部止,根据操作是否方便,分别由左心房内膜或外膜行激光凝固,光纤末端输出功率分别采用6、7、8或10W,脚踏开关控制输出。光纤端至心房组织间距离可根据实验目的不同而异,距离近,所需凝固时间短,凝固线细;距离远,所需凝固时间长,凝固线粗。至凝固部位呈一条灰黄色线,并呈透壁现象。

    2.激光与电凝对心房壁凝结效果的比较 取另2只犬,同法麻醉,开胸后行上、下腔静脉插管并阻断、引流静脉血氧合后经股动脉回流入体内的转流手术,在心脏不停跳的情况下,切开右心房,冠状窦放吸引器吸引血液。分别用Nd∶YAG激光光纤和电凝器刀尖在右心房前后壁各凝结一个环状,激光输出功率为7W,电凝的输出敏感度为4。凝结后采用一根双极电极放置心房内壁表面记录凝结环内、外的心电活动。
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    3.术后检测 6只行左心房激光凝固隔离术的犬术后全身复温,解除腔静脉、升主动脉阻断,电除颤心脏复苏。复苏平稳后,心电图监测为窦性或结性心律。为测试激光凝固隔离术后左心房张力,人为钳夹部分主动脉壁,左心房内插粗针头,经四导生理仪测压,左心房压升至30mmHg(3.9kPa)左右,并维持该压力10min以上,观察左心房激光凝结线部位有无撕裂、膨出现象。然后放血处死实验犬。肉眼观察心脏大体形态,并取左心房心肌组织以10%甲醛固定,常规取材、包埋、切片后行光镜观察。

    结 果

    一、血流动力学监测

    体外循环期间,6只实验犬平均动脉压为55mmHg±12mmHg,中心静脉压为3.3cmH2O±1.2cmH2O。采用Nd∶YAG激光行左心房隔离术的6只犬,术前心电图监测心律为窦性心律,术后为窦性或结性心律。术后增加左心室流出道阻力,提高左心房压,未见左心房有撕裂、膨出现象。
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    二、组织学检查

    无论激光从心内膜或是心外膜开始凝固,只要肉眼观察凝固部位为灰黄色,心肌全层细胞均发生坏死。达到全层破坏的目的。从凝固时间和效果观察,以光纤末端输出功率为7W时效果最好。

    三、激光和电凝对心房壁的凝固效果比较

    激光凝固环内外电压差大,凝圈外电压为30mV±9.2mV,凝圈内电压6.2mV±1.5mV。电凝环内外电压差小,凝圈外电压平均32mV±11mV,凝圈内电压12.6mV±8.1mV。由于心脏未停搏,未能完全阻断心肌电活动。

    讨 论

    目前较普遍认为房颤的发病机制为心房内多灶微折返的快速心律失常。国外报道40%~50%的房颤病人伴有风湿性瓣膜病,其中以二尖瓣病变最为多见[4]。国内报道风湿性瓣膜病发生房颤者占60%~70%[5]。房颤的主要危害是心房内血流紊乱引发的附壁血栓一旦脱落易导致重要脏器血栓栓塞;另外,房颤时心房丧失“心室充盈加压泵”的作用,使心排量减少10%~15%,快速房颤时心排量可减少40%,易诱发心力衰竭。
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    80年代以来,对房颤的外科治疗方式进行了较多的研究,先后开展了心房隔离术、走廊手术、迷宫术等。理论上讲,迷宫术更符合根治房颤的目的,手术在消除房颤的同时,保存窦房结、房室结之间的传导通路,恢复房室收缩的协调。操作上通过术中精细的电生理检测,在保留窦房结、房室结之间一条通路下,切断心房内所有可能的折返通路,抑制房颤持久,恢复房室同步,保留心房传导功能[6]。但迷宫术的难度大,技术要求高。如对心房作多个切口,既延长了手术时间,又容易影响窦房结功能。而心房隔离术简单易行,治疗房颤的效果较好。意大利的Graffigna等[7]曾报道一组100例风湿性瓣膜病合并房颤患者瓣膜置换手术时行左心房隔离术的效果,术后房颤消失率达88%,值得借鉴。另外,迷宫术的创始人Cox用该术式治疗的房颤病人,病因多是退化性或非特异性疾病,而我国外科治疗的房颤病人,病因几乎全部是风湿性心脏瓣膜病。风湿性心脏瓣膜病病人窦房结功能本来就差,再加上迷宫术的多切口,更易影响窦房结功能。另外,Cox本人对迷宫术术式也在不断进行改良[8],国外也有许多改良迷宫术的报道[9,10],因此,并没有哪一种手术方式是治疗房颤的固定选择。
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    本实验中,我们探讨了以激光凝固代替手术切开的可行性,结果表明Nd∶YAG激光的热效应可使预定凝结线的心房壁组织全层凝固,经组织学检查证实,可起到心房隔离作用,而且心肌组织仍保持一定的张力,提示激光凝固可以起到替代手术切开心房壁的作用,同时免去了切开、缝合的程序,缩短主动脉阻断时间。需要说明的是,本研究是急性实验,对心房张力影响有待慢性实验继续研究。与CO2激光不同,Nd∶YAG激光使用光纤传输操作方便,光纤柔韧度好,可随意调转方向,根据情况在心房内外膜进行操作。Nd∶YAG激光对生物组织的热凝固效应与受照射组织的成分有很大关系,血红蛋白对此段波长激光有选择性吸收作用,因此,心房组织在血运丰富的条件下对激光凝固十分敏感。在心脏直视手术时,阻断主动脉的同时冠状动脉内灌注冷停跳液,此时给予激光照射,对冠状血管的热损伤最小。与直流电凝固的初步比较结果表明,Nd∶YAG激光凝固效果优于电凝效果。因本组动物较少,有待今后进一步实验证实。

    参考文献
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    1 Williams JM, Ungerleider RM, Lofland GK, et al. Left atrial isolation: new technique for the treatment of supraventricular arrhythmia. J Thorac Cardiovasc Surg, 1980,80:373-380.

    2 Gurtaudon GM, Klein GJ, Yee R, et al. Surgery for atrial tachycardia. Pace, 1990,13:1996-1999.

    3 Cox JL, Boineau JP, Schuessler RB, et al. Successful sur gical treatment of atrial fibrillation. Review and clinical update. JAMA, 1991, 266:1976-1980.
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    4 Ssnfilippo AJ, Abascal VM, Sheehan M, et al. Atrial enlargement as a consequence of atrial fibrillation, a prospective echocardiographic study. Circulation, 1990,82:792-797.

    5 孟庆义. 心房纤颤诊断和治疗的最新进展. 临床荟萃, 1992, 7: 385-388.

    6 Cox JL, Boineau JP, Schuessler RB, et al. Five-year expe rience with the maze procedure for atrial fibrillation. Ann Thorac Surg, 1993,5 6:814-823.

    7 Graffigna A, Pagani F, Minzioni G, et al. Left atrial is olation associated with mitral valve operations. Ann Thorac Surg, 1992,54:1093 -1097.
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    8 Cox JL, Jaquiss RD, Schuessler RB, et al. Modification of the maze procedure for atrial flutter and atrial fibrillation. II. Surgical t echnique of the maze III procedure. J Thorac Cardiovasc Surg, 1995,110:485-495 .

    9 Isobe F, Kawashima Y. The outcome and indications of the Cox maze III procedure for chronic atrial fibrillation with mitral valve disease. J Thorac Cardiovasc Surg, 1998,116:220-227.

    10 Nitta T, Lee R, Watanabe H, et al. Radial approach: A new concept in surgical treatment for atrial fibrillation. II. Elctrophysiologic effects and atrial contribution to ventricular filling. Ann Thorac Surg, 1999, 67:36-50 .

    (收稿日期:1998-07-13), 百拇医药